6种图层混合模式图解（叠加图层处理30天自制操作系统学习笔记）
现在bootpack.c中写了很多memory功能
把他们独立出来
新建：memory.c（具体代码查看10_day\harib07a文件夹）
#include "bootpack.h"
#define EFLAGS_AC_BIT 0x00040000
#define CR0_CACHE_DISABLE 0x60000000
unsigned int memtest(unsigned int start, unsigned int end){
....代码省略
}
void memman_init(struct MEMMAN *man){
....代码省略
}
unsigned int memman_total(struct MEMMAN *man){
....代码省略
}
unsigned int memman_alloc(struct MEMMAN *man, unsigned int size){
....代码省略
}
int memman_free(struct MEMMAN *man, unsigned int addr, unsigned int size){
....代码省略
}
内存管理功能有小bug，反复进行内存分配和释放后，很快消耗殆尽
- 因此编写以0x1000字节（4kb）为单位进行内存分配和释放的函数
- 它们会把指定的内存大小按0x1000字节为单位向上舍入
更新：memory.c
....代码省略
unsigned int memman_alloc_4k(struct MEMMAN *man, unsigned int size)
{
unsigned int a;
size = (size 0xfff) & 0xfffff000;
a = memman_alloc(man, size);
return a;
}
int memman_free_4k(struct MEMMAN *man, unsigned int addr, unsigned int size)
{
int i;
size = (size 0xfff) & 0xfffff000;
i = memman_free(man, addr, size);
return i;
}
什么是向下舍入（round down）？
- 把123元以10元为单位进行向下舍入，就是120元；
- 把456 元以100元为单位进行向下舍入，就是400元
- 把0x12345678以0x1000为单位进行向下舍入，就是 0x12345000
- 二进制下，想把某位变为0，只要进行“与运算”就可以
- 十六进制下，想把某一位设置为0，同样只进行“与运 算”就可以。 0x12345678 & 0xfffff000 = 0x12345000
- 变量i中的数字以0x1000为单位进行向下舍入： i = i & 0xfffff000
- 变量i中的数字以0x10为单位向下舍入：i =i & 0xfffffff0
什么是向上舍入（round up）？
- 把123元以10元为单位进行向上舍入， 就是130元
- 把456 元以100元为单位进行向下舍入，就是500元
- 把0x12345678以0x1000为单位进行向下舍入，就是 0x12346000
- 变量i中的数字以0x1000为单位进行向上舍入：if ((i & 0xfff) ! = 0) { i = (i & 0xfffff000) 0x1000;}
优化向上舍入
- 进一步优化为 i = (i 0xfff) & 0xfffff000;
- 实际上这是“加上0xfff后进行向下舍入”的运算
- 相当于456元加上99元是555元，再向下舍入后就是 500元了
- 相当于400元加上99元是499元，再进行向下舍入，结果是400元。
本书中采用的是优化版
叠加的意思是透明图层叠加：鼠标层，窗口层，桌面层，壁纸层
struct SHEET {
unsigned char *buf;
int bxsize, bysize, vx0, vy0, col_inv, height, flags;
}
- SHEET = 透明图层
- *buf（buffer）是用来记录图层上所描画内容的地址
- bxsize bysize 表示图层大小
- vx0 vy0表示图层在画面上位置的坐标
- col_inv表示透明色色号
- height表示图层高度
- Flags用于存放有关 图层的各种设定信息
创建多图层管理结构
#define MAX_SHEETS 256
struct SHTCTL {
unsigned char *vram;
int xsize, ysize, top;
struct SHEET *sheets[MAX_SHEETS];
struct SHEET sheets0[MAX_SHEETS];
};
- SHTCTL结构体，其名称来源于sheet control的略语，意思是“图层管理”
- MAX_SHEETS是能够管理的最大图层数，这个值设为 256应该够用了
- vram代表VRAM的地址
- xsize、ysize代表画面的大小
- top代表最上面图层的高度
- sheets0这个结构体用于存放我们准备 的256个图层的信息，由于sheets0中的图层顺序混乱，所以 我们把它们按照高度进行升序排列，然后将其地址写入sheets中
- 仅sheets0的部分大小就有32× 256=8 192，即8KB，再加上sheets的话，就超过了9KB。对于空间需要如此大的变量，使用memman_alloc_4k来分配内存空间
新建:sheet.c
struct SHTCTL *shtctl_init(struct MEMMAN *memman, unsigned char *vram, int xsize, int ysize)
{
struct SHTCTL *ctl;
int i;
ctl = (struct SHTCTL *) memman_alloc_4k(memman, sizeof (struct SHTCTL));
if (ctl == 0) {
goto err;
}
ctl->vram = vram;
ctl->xsize = xsize;
ctl->ysize = ysize;
ctl->top = -1; /*一个SHEET没都有 */
for (i = 0; i < MAX_SHEETS; i ) {
ctl->sheets0[i].flags = 0; /* 标记为未使用 *//
}
err:
return ctl;
}
这段程序作用：
- 首先使用memman_alloc_4k来分配用于记忆图层 控制变量的内存空间，使用sizeof（struct SHTCTL）这种写法，让C编译器自动计算。
- 接着，我们给控制变量赋值，给其下的所有图层变量都加上“未使用”标签
更新：sheet.c
#define SHEET_USE 1
struct SHEET *sheet_alloc(struct SHTCTL *ctl)
{
struct SHEET *sht;
int i;
for (i = 0; i < MAX_SHEETS; i ) {
if (ctl->sheets0[i].flags == 0) {
sht = &ctl->sheets0[i];
sht->flags = SHEET_USE; /* 标记为正在使用*/
sht->height = -1; /* 隐藏 */
return sht;
}
}
return 0; /* 所有的SHEET都处于正在使用状态*/
}
这段代码作用：取得新生成的未使用图层
- 在sheets0[ ]中寻找未使用的图层，如果找到了，就将其标记为“正在使用”，并返回其地址
- 高度设为-1，表示 图层的高度还没有设置，因而不是显示对象
- &ctl—>sheets0[i]是“ctl—>sheets0[i]的地址”的意思。指的是&（ctl—>sheets0[i]），而不是（&ctl）—> sheets0[i]。
更新：sheet,c
void sheet_setbuf(struct SHEET *sht, unsigned char *buf, int xsize, int ysize, int col_inv)
{
sht->buf = buf;
sht->bxsize = xsize;
sht->bysize = ysize;
sht->col_inv = col_inv;
return;
}
设定图层的缓冲区大小和透明色的函数
更新：sheet.c
设定底板高度的函数
void sheet_updown(struct SHTCTL *ctl, struct SHEET *sht, int height)
{
int h, old = sht->height; /* 存储设置前的高度信息 */
/* 如果指定的高度过高或过低，则进行修正 */
if (height > ctl->top 1) {
height = ctl->top 1;
}
if (height < -1) {
height = -1;
}
sht->height = height; /* 设定高度 */
/* 下面主要是进行sheets[ ]的重新排列 */
if (old > height) { /* 比以前低 */
if (height >= 0) {
/* 把中间的往上提 */
for (h = old; h > height; h--) {
ctl->sheets[h] = ctl->sheets[h - 1];
ctl->sheets[h]->height = h;
}
ctl->sheets[height] = sht;
} else { /* 隐藏 */
if (ctl->top > old) {
/* 把上面的降下来 */
for (h = old; h < ctl->top; h ) {
ctl->sheets[h] = ctl->sheets[h 1];
ctl->sheets[h]->height = h;
}
}
ctl->top--; /* 由于显示中的图层减少了一个，所以最上面的图层高度下降 */
}
sheet_refresh(ctl); /* 按新图层的信息重新绘制画面 */
} else if (old < height) { /* 比以前高 */
if (old >= 0) {
/* 把中间的拉下去 */
for (h = old; h < height; h ) {
ctl->sheets[h] = ctl->sheets[h 1];
ctl->sheets[h]->height = h;
}
ctl->sheets[height] = sht;
} else { /* 由隐藏状态转为显示状态 */
/* 将已在上面的提上来 */
for (h = ctl->top; h >= height; h--) {
ctl->sheets[h 1] = ctl->sheets[h];
ctl->sheets[h 1]->height = h 1;
}
ctl->sheets[height] = sht;
ctl->top ; /* 由于已显示的图层增加了1个，所以最上面的图层高度增加 */
}
sheet_refresh(ctl); /* 按新图层信息重新绘制画面 */
}
return;
}
ctl—>sheets[h] —>height = h；
(* (*ctl).sheets[h]).height = h；
struct SHEET *sht2; sht2 = ctl->sheets[h]; sht2 -> height = h;
三段代码同一个意思，缩写而已。
更新：sheet.c
void sheet_refresh(struct SHTCTL *ctl)
{
int h, bx, by, vx, vy;
unsigned char *buf, c, *vram = ctl->vram;
struct SHEET *sht;
for (h = 0; h <= ctl->top; h ) {
sht = ctl->sheets[h];
buf = sht->buf;
for (by = 0; by < sht->bysize; by ) {
vy = sht->vy0 by;
for (bx = 0; bx < sht->bxsize; bx ) {
vx = sht->vx0 bx;
c = buf[by * sht->bxsize bx];
if (c != sht->col_inv) {
vram[vy * ctl->xsize vx] = c;
}
}
}
}
return;
}
sheet_refresh函数会从下到上描绘所有的图层。refresh是“刷新”的意思，电视屏幕就是在1秒内完成多帧的描绘才做出动画效果
对于已设定了高度的所有图层而言，要从下往上，将透明以外的所有像素都复制到VRAM中。由于是从下开始复制，所以最后最上面的内容就留在了画面上。
更新：sheet.c
void sheet_slide(struct SHTCTL *ctl, struct SHEET *sht, int vx0, int vy0)
{
sht->vx0 = vx0;
sht->vy0 = vy0;
if (sht->height >= 0) { /* 如果正在显示*/
sheet_refresh(ctl); /* 按新图层的信息刷新画面 */
}
return;
}
sheet_slide：不改变图层高度而只上下左右移动图层的函数。slide原意是“滑动”，这里指上下左右移动图层
更新：sheet.c
void sheet_free(struct SHTCTL *ctl, struct SHEET *sht)
{
if (sht->height >= 0) {
sheet_updown(ctl, sht, -1); /* 如果处于显示状态，则先设定为隐藏 */
}
sht->flags = 0; /* "未使用"标志 */
return;
}
sheet_free是释放已使用图层的内存的函数
sheet.c功能暂时写这些
添加到bootpack.c中
void HariMain(void)
{
（中略）
struct SHTCTL *shtctl;
struct SHEET *sht_back, *sht_mouse;
unsigned char *buf_back, buf_mouse[256];
（中略）
init_palette();
shtctl = shtctl_init(memman, binfo->vram, binfo->scrnx, binfo->scrny);
sht_back = sheet_alloc(shtctl);
sht_mouse = sheet_alloc(shtctl);
buf_back = (unsigned char *) memman_alloc_4k(memman, binfo->scrnx * binfo->scrny);
sheet_setbuf(sht_back, buf_back, binfo->scrnx, binfo->scrny, -1); /* 没有透明色 */
sheet_setbuf(sht_mouse, buf_mouse, 16, 16, 99); /* 透明色号99 */
init_screen8(buf_back, binfo->scrnx, binfo->scrny);
init_mouse_cursor8(buf_mouse, 99); /* 背景色号99 */
sheet_slide(shtctl, sht_back, 0, 0);
mx = (binfo->scrnx - 16) / 2; /* 按显示在画面中央来计算坐标 */
my = (binfo->scrny - 28 - 16) / 2;
sheet_slide(shtctl, sht_mouse, mx, my);
sheet_updown(shtctl, sht_back, 0);
sheet_updown(shtctl, sht_mouse, 1);
sprintf(s, "(=, =)", mx, my);
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, s);
sprintf(s, "memory %dMB free : %dKB",
memtotal / (1024 * 1024), memman_total(memman) / 1024);
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 0, 32, COL8_FFFFFF, s);
sheet_refresh(shtctl);
for (;;) {
io_cli();
if (fifo8_status(&keyfifo) fifo8_status(&mousefifo) == 0) {
io_stihlt();
} else {
if (fifo8_status(&keyfifo) != 0) {
i = fifo8_get(&keyfifo);
io_sti();
sprintf(s, "X", i);
boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 16, 15, 31);
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 0, 16, COL8_FFFFFF, s);
sheet_refresh(shtctl);
} else if (fifo8_status(&mousefifo) != 0) {
i = fifo8_get(&mousefifo);
io_sti();
if (mouse_decode(&mdec, i) != 0) {
/* 因为已得到3字节的数据所以显示 */
sprintf(s, "[lcr M M]", mdec.x, mdec.y);
if ((mdec.btn & 0x01) != 0) {
s[1] = 'L';
}
if ((mdec.btn & 0x02) != 0) {
s[3] = 'R';
}
if ((mdec.btn & 0x04) != 0) {
s[2] = 'C';
}
boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_008484, 32, 16, 32 15 * 8 - 1, 31);
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 32, 16, COL8_FFFFFF, s);
/* 移动光标 */
mx = mdec.x;
my = mdec.y;
if (mx < 0) {
mx = 0;
}
if (my < 0) {
my = 0;
}
if (mx > binfo->scrnx - 16) {
mx = binfo->scrnx - 16;
}
if (my > binfo->scrny - 16) {
my = binfo->scrny - 16;
}
sprintf(s, "(=, =)", mx, my);
boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 0, 79, 15); /* 消坐标 */
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, s); /* 写坐标 */
sheet_slide(shtctl, sht_mouse, mx, my); /* 包含sheet_refresh含sheet_refresh */
}
}
}
}
}
准备了2个图层，分别是sht_back和sht_mouse，准备了2个缓冲区, buf_back和buf_mouse，用于在其中描绘图形。以前我们指定为binfo —> vram的部分，现在有很多都改成了buf_back。而且每次修改缓冲区之后都要刷新。
测试：cmd，输入make run文件夹：10_day\harib07b
鼠标实现了透明
- bug1：反应慢
- bug2：闪一闪
1.如何提高鼠标反应速度？
鼠标图标16x16=256个像素，只要鼠标稍微移动，程序就会对整个画面进行刷新，屏幕像素=320x200=64 000个像素。这就是反应慢的问题点，所以能否只刷新一小部分呢？
更新：sheet.c
void sheet_refreshsub(struct SHTCTL *ctl, int vx0, int vy0, int vx1, int vy1)
{
int h, bx, by, vx, vy;
unsigned char *buf, c, *vram = ctl->vram;
struct SHEET *sht;
for (h = 0; h <= ctl->top; h ) {
sht = ctl->sheets[h];
buf = sht->buf;
for (by = 0; by < sht->bysize; by ) {
vy = sht->vy0 by;
for (bx = 0; bx < sht->bxsize; bx ) {
vx = sht->vx0 bx;
if (vx0 <= vx && vx < vx1 && vy0 <= vy && vy < vy1) {
c = buf[by * sht->bxsize bx];
if (c != sht->col_inv) {
vram[vy * ctl->xsize vx] = c;
}
}
}
}
}
return;
}
sheet_refreshsub和sheet_refresh一样，唯一区别是使用vx0～ vy1指定刷新的范围，而我们只追加了一个if语句就实现了这个新功能。
&&运算符是把多个条件关系式连接起来的运算符。当用它连接的所有 条件都满足时，就执行{ }中的程序；只要有一个条件不满足，就不执行
“ ||”也是把多个条件关系式连接起来的运算符，不过由它连接 的各个条件，只要其中一个满足了，就执行{ }中的程序
条件“vx大于等于vx0且小于vx1”可以用数学式vx0 <= vx < vx1来表达， 但在C语言中不能这样写，我们只能写成 vx0 <= vx && vx < vx1。
更新：sheet.c
void sheet_slide(struct SHTCTL *ctl, struct SHEET *sht, int vx0, int vy0)
{
int old_vx0 = sht->vx0, old_vy0 = sht->vy0;
sht->vx0 = vx0;
sht->vy0 = vy0;
if (sht->height >= 0) { /* 如果正在显示，则按新图层的信息刷新画面 */
sheet_refreshsub(ctl, old_vx0, old_vy0, old_vx0 sht->bxsize, old_vy0 sht->bysize);
sheet_refreshsub(ctl, vx0, vy0, vx0 sht->bxsize, vy0 sht->bysize);
}
return;
}
这段程序所做的是：
- 首先记住移动前的显示位置，
- 再设定新的显示位置，
- 最后只要重新描绘移动前和移动后的地方就可以了
除了鼠标移动，还有文字刷新问题20个文字，8x16=2560个像素，但每次都要刷新整个屏幕，所以这也需要修改
更新：sheet.c
void sheet_refresh(struct SHTCTL *ctl, struct SHEET *sht, int bx0, int by0, int bx1, int by1)
{
if (sht->height >= 0) { /* 如果正在显示，则按新图层的信息刷新画面*/
sheet_refreshsub(ctl, sht->vx0 bx0, sht->vy0 by0, sht->vx0 bx1, sht->vy0 by1);
}
return;
}
所谓指定范围，并不是直接指定画面内的坐标，而是以缓冲区内的坐标来表示。这样一来，HariMain就可以不考虑图层在画面中的位置了。
更新：sheet.c
void sheet_updown(struct SHTCTL *ctl, struct SHEET *sht, int height){
....代码自行脑补
sheet_refreshsub(ctl, sht->vx0, sht->vy0, sht->vx0 sht->bxsize, sht->vy0 sht->bysize);
}
更新bootpack.c
void HariMain(void)
{
（中略）
sprintf(s, "(=, =)", mx, my);
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, s);
sprintf(s, "memory %dMB free : %dKB",
memtotal / (1024 * 1024), memman_total(memman) / 1024);
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 0, 32, COL8_FFFFFF, s);
sheet_refresh(shtctl, sht_back, 0, 0, binfo->scrnx, 48); /* 这里！ */
for (;;) {
io_cli();
if (fifo8_status(&keyfifo) fifo8_status(&mousefifo) == 0) {
io_stihlt();
} else {
if (fifo8_status(&keyfifo) != 0) {（中略）
sheet_refresh(shtctl, sht_back, 0, 16, 16, 32); /* 这里！ */
} else if (fifo8_status(&mousefifo) != 0) {
i = fifo8_get(&mousefifo);
io_sti();
if (mouse_decode(&mdec, i) != 0) {
（中略）
boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_008484, 32, 16, 32 15 * 8 - 1, 31);
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 32, 16, COL8_FFFFFF, s);
sheet_refresh(shtctl, sht_back, 32, 16, 32 15 * 8, 32); /* 这里！ */
（中略）
sprintf(s, "(=, =)", mx, my);
boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_008484, 0, 0, 79, 15); /* 消去坐标 */
putfonts8_asc(buf_back, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, s); /* 写出坐标 */
sheet_refresh(shtctl, sht_back, 0, 0, 80, 16); /* 这里！ */
sheet_slide(shtctl, sht_mouse, mx, my);
}
}
}
}
}
改写了sheet_refresh，变更点共有4个。只有每次要往 buf_back中写入信息时，才进行sheet_refresh
提高叠加处理速度2鼠标和文字相交部分也是可以进行优化
sheet.c文件中void sheet_refreshsub（）即便只刷新图层的一部分，也要对所有图层的全部 像素执行if语句。而对于刷新范围以外的部分，就算执行if判断语句，最后也不会进行刷新，所以这纯粹就是一种浪费。既然如此，我们最初就应该把for语句的范围限定在刷新范围之内
更新：sheet.c
void sheet_refreshsub(struct SHTCTL *ctl, int vx0, int vy0, int vx1, int vy1)
{
int h, bx, by, vx, vy, bx0, by0, bx1, by1;
unsigned char *buf, c, *vram = ctl->vram;
struct SHEET *sht;
for (h = 0; h <= ctl->top; h ) {
sht = ctl->sheets[h];
buf = sht->buf;
/* 使用vx0～vy1，对bx0～by1进行倒推/
bx0 = vx0 - sht->vx0;
by0 = vy0 - sht->vy0;
bx1 = vx1 - sht->vx0;
by1 = vy1 - sht->vy0;
if (bx0 < 0) { bx0 = 0; } /* 说明(1) */
if (by0 < 0) { by0 = 0; }
if (bx1 > sht->bxsize) { bx1 = sht->bxsize; } /* 说明(2) */
if (by1 > sht->bysize) { by1 = sht->bysize; }
for (by = by0; by < by1; by ) {
vy = sht->vy0 by;
for (bx = bx0; bx < bx1; bx ) {
vx = sht->vx0 bx;
c = buf[by * sht->bxsize bx];
if (c != sht->col_inv) {
vram[vy * ctl->xsize vx] = c;
}
}
}
}
return;
}
bx在for语句中并不是在0到bxsize之间循环，而是在 bx0到bx1之间循环（对于by也一样）。
而bx0和bx1都是从刷新范围“倒推”求得的。倒推公式： vx = sht->vx0 bx; → bx = vx - sht->vx0; 计算vx0的坐标相当于bx中的哪个位置，然后把它作为bx0。其他的坐标处理方法也一样。
测试：鼠标速度确实提高了
鼠标这里涉及到图层以及刷新，优化方法。需要慢慢细品
洗洗睡了！
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